還原電芬頓工藝在高濃度廢水處理工程中的應用

張巍

（廈門綠動力環境治理工程有限公司，福建 廈門 361009）

常見的工業有機廢水處理工藝主要是芬頓工藝，其具有反應速度快、裝置簡便、降解有機物效率高等特點[1]，但其氧化后調節pH 值導致了大量含鐵污泥的產生。當H2O2加藥量提高時，鐵鹽加藥量也對應增大，使鐵鹽試劑成本增加，并且將產生大量的鐵鹽污泥，導致后續處理污泥量增大。

類芬頓工藝是將光催化技術、電化學反應、超聲技術等與傳統芬頓工藝結合，不但能解決傳統芬頓工藝的不足，還能有效結合各技術的優勢，達到處理廢水的目的[2]。電芬頓工藝是采用電化學法，使Fe2+和H2O2持續反應，兩者生成羥基自由基（·OH）,將有機物直接氧化降解[3]。與傳統芬頓工藝相比，電芬頓工藝可原位產生H2O2或Fe2+，而且藥劑利用率高。

還原電芬頓工藝是在初始階段加入一定量的亞鐵離子催化H2O2產生·OH，將有機物氧化，再通過電化學作用，將Fe3+還原為Fe2+，實現了鐵鹽催化劑的循環利用，減少反應后污泥的產量，同時提高了COD 的去除效率。

1 還原電芬頓工藝原理及工藝流程

1.1 還原電芬頓工藝原理

還原電芬頓工藝可提高COD 的去除率，減少鐵鹽污泥的產生，減少占地面積。還原電芬頓工藝采用電化學反應，將Fe3+還原為Fe2+，減少鐵鹽催化劑的的投加量，從而減少了后續反應中鐵鹽污泥的產生，既可減少污泥的處理費用，又可減少鐵鹽藥劑的費用。

還原電芬頓工藝利用陰極極板提供電子，將Fe3+還原為Fe2+，反應方程式如下：

Fe3++e →Fe2+

H2O+2e →H2+OH-

根據上述方程式可以看出，當電流密度過大時，會產生氫氣，當氫氣大量產生時，會導致pH 值上升，不利于芬頓反應的發生，所以要通過控制電流密度大小或調節反應過程pH 值來加大芬頓反應的效率。

1.2 工藝流程

廢水匯集到廢水收集池，然后通過水泵進入pH調節池后，進入還原電芬頓反應系統，經過還原電芬頓系統處理后的出水進入中和池，在中和池中進行pH 值的調節，上清液達標排放，鐵鹽污泥進入污泥池完成后續處理。工藝流程見下圖。

1.3 控制參數

pH 調節池主要控制參數為廢水pH 值。還原電芬頓系統主要控制參數為電流電壓和H2O2的加藥量。

2 還原電芬頓工藝的影響因素

2.1 pH 值的影響

還原電芬頓工藝與傳統芬頓工藝一樣，反應pH值在3—4 時可達到較好的處理效果。當pH 值過高時，將發生以下反應：

O2+H2O+4e →4OH-

當反應pH 值過低時，會使溶液酸性過高，發生以下反應：

·OH+H++e →H2O

上述反應會造成·OH 被過度消耗，增大了H2O2的消耗或降低了反應效率。

2.2 電流密度及電壓的影響

當電流密度過大時，還原電芬頓陰極會產生大量的氫氣，將導致反應體系pH 值升高，不利于芬頓反應的進行。而當電流密度較低時，電流對反應體系的作用較小，效果不明顯，而且對Fe3+的還原作用較小，達不到鐵鹽的循環利用。

對于電芬頓系統來說，電壓為電化學反應提供動力。外加電壓高于分解電壓時，電芬頓反應才能發生[4]。但當電壓過高時，電能消耗增大，能耗過高。

3 還原電芬頓工藝在廢水處理中的應用

還原電芬頓工藝是一種新技術，其對于處理高濃廢水有較好的效果，同時對污水色度的去除率也很高，接近完全脫色。與傳統芬頓工藝相比，還原電芬頓工藝可減少70%的鐵泥產量，其具有加藥量低、反應效率高、產泥量低、占地面積小等優點，也可應用于難降解的有機廢水、印染廢水等廢水的處理。